ITEM METADATA RECORD
Title: Risks of Sewage Sludge Amended Soils in Relation to Crops and Soil Microbial Processes
Other Titles: Risico's bij gebruik van slib in de landbouw: effecten op gewassen en bodemmicrobiële processen
Authors: De Brouwere, Katleen
Issue Date: 10-Feb-2006
Abstract: De lange termijn risico’s van gebruik van zuiveringsslib in de landbouw zijn voornamelijk verbonden aan de accumulatie van spoormetalen (Zn, Cd, Cu) in de bodem. De risico-beoordeling van slibtoepassingen in de landb ouw is gebaseerd op informatie over nadelige effecten van die metalen in het slib op de bodemkwaliteit. Deze nadelige effecten zijn veelal moeil ijk op te sporen omwille van positieve effecten van organisch materiaal en nutriënten, toegediend met slib, op de bodemkwaliteit. Dit werk gaat over de detectie van deze negatieve effecten van metalen in slibbehandel de bodems, gebruik makend van slib met variërende gehaltes metalen. In 2002-2004 werd een veldproef met zuiveringsslib uitgevoerd in Leuven op een akker met een luvisol. Gedurende drie jaar werden jaarlijks drie dosissen, namelijk ± 10, 25 en 50 ton droge stof (ds) per ha, toege diend alsook 4 N-kunstmest dosissen als referentie. Twee van de slibsoor ten hadden metaalconcentraties lager dan de EU maximaal toelaatbare conc entraties (laag-metaal slib); de twee andere slibsoorten overschreden de ze normen (hoog-metaal slib). Van de laag- en hoog-metaal slibsoorten wa s er telkens één kalk-gestabiliseerd en één ruw, ontwaterd sli b. Slibtoepassingen verhoogden de bodem metaalconcentraties van 0.3 mg C d kg-1 en 45 mg Zn kg-1 tot maximaal 1.6 mg Cd kg-1 en 225 mg Zn kg-1. D eze maxima lagen beneden EU normen voor bodems waarop slib mag toegepast worden. In het eerste jaar van de proef waren verschillen in maïsopbrengst tusse n behandelingen heel klein. In de daaropvolgende jaren stegen wintertarw e en wintergerst opbrengsten met een factor 2-3 bij stijgende slib- of N -kunstmestdosissen. Verschillen in opbrengst werden voornamelijk verklaa rd door N-aanbod. Wintertarwe graanopbrengst in jaar 2 was echter 14&nbs p;% lager in hoog-metaal, kalk-gestabiliseerde behandelingen dan in N-ku nstmest behandelingen bij equivalent graan-N. Deze opbrengstreductie wer d verklaard door Zn toxiciteit ten gevolge van lokaal verhoogd Zn-aanbod in de wortelzone in de omgeving van slibpartikels. Deze slibpartikels z ijn in de eerste jaren na toepassing slechts gedeeltelijk geïntegreerd i n de bodem. Electrische conductiviteit van slib en niet het Cd gehalte v an slib beïnvloedde de Cd concentraties in maïs in jaar 1. In jaar 2 wer den wel significante correlaties gevonden tussen bodem Cd en graan Cd co ncentraties. Cadmium concentraties in graan van wintertarwe lagen benede n de EU limiet voor voeding van 0.2 mg Cd kg-1; de WHO richtlijn van 0.1 mg Cd kg-1 werd wel bereikt bij behandelingen met hoog Cd belast slib, niettegenstaande dat de bodem Cd concentraties ruim beneden de EU limiet voor bodem lagen. In het derde jaar lagen graan Cd concentraties van ge rst ver beneden de EU limiet van 0.1 mg Cd kg-1. In geen enkel groeiseiz oen werden negatieve effecten gevonden op opbrengst en gewas metaalconce ntraties voor slib dat voldeed aan de huidige EU normen. Een labo incubatie test met dezelfde bodem en slib als in jaar 1 van het veldexperiment toonde aan dat mineralisatie van organisch N 2-3 keer la ger was in hoog-metaal slib dan in laag-metaal slib. Gelijkaardige effec ten in het veld konden niet worden aangetoond, noch op basis van een N-b alans methode in jaar 1, noch op basis van het N-bemestingsequivalent in jaar 2 (op basis van gewas N-opname). Inschatting van N-mineralisatie i n het veld werd bemoeilijkt door ongekende NH3 vervluchtiging en door va riabele slibkwaliteit van de opeenvolgende slibtoepassingen. Drie microb iële testen werden uitgevoerd op bodemstalen bemonsterd 10 maanden na de laatste slibtoepassing. Substraat geïnduceerde respiratie (SIR), potent iële nitrificatiesnelheid (PNR) en potentiële totale denitrificatiesnelh eid (PTDR) werden gestimuleerd bij stijgende slibdosissen en deze stimul aties werden voornamelijk verklaard door bodem C, N en pH en niet door Z n en Cd concentraties in bodem of bodemoplossing. De SIR was echter 25&n bsp;% lager (P<0.05) voor hoog-metaal dan voor laag-metaal ruw, ontwater de slibbehandelingen bij overeenkomstig bodem C gehalte. Een verrassend lage drempel van 121 mg Zn kg-1 bodem werd hieruit afgeleid. Analoge ver schillen in SIR tussen laag en hoog-metaal kalk-gestabiliseerd slib ware n lager maar ook significant (P<0.05). Overeenkomstige verschillen waren niet significant voor PNR en PTDR. In het laatste deel van deze thesis werd nagegaan of een denitrificatiet est kon gebruikt worden als indicator voor metaalstress in veldverontrei nigde bodems. In bodems waarbij Zn in het labo vers toegediend werd onde r de vorm van ZnCl2 werd de N2O reductie gehalveerd (EC50) bij 155 en 17 2 mg Znextra kg-1 bodem. Metaaleffecten waren echter afwezig in de slibbehandelde bodems van dit veldexperiment, alsook in bodems van andere slibbehandelde bodems met hogere Zn verontreiniging (23–613 mg Z n kg-1 and 69–1764 mg Zn kg-1) of in bodems verontreinigd met Zn door co rrosie van een gegalvaniseerde structuur (68–1863 mg Zn kg-1). Incubatie van bodem na ZnCl2 toediening verhoogde de EC50 van N2O reductie 2 tot& nbsp;> 10-voudig en deze verschuivingen werden niet verklaard door verla agde metaalbeschikbaarheid. Adaptatie van N2O reducerende bodem organism en eerder dan verlaagde metaal beschikbaarheid kon de afwezigheid van ef fecten in veldverontreinigde bodems verklaren. Ontwikkeling van tolerant ie was echter heel variabel tussen denitrificerende gemeenschappen van v erschillende bodems. Denitrificatietests in puur slib toonden lagere N2O reductie in hoog-metaal slib dan in laag-metaal slib. Er werd besloten dat nadelige effecten van metalen op bodemkwaliteit wer den vastgesteld beneden huidige EU limieten voor bodem. Deze effecten we rden toegeschreven aan lokaal verhoogde metaalconcentraties in slibparti kels die niet volledig geïntegreerd zijn in de bodem 3 jaar na toepassin g. Testen met verse toediening van metaalzouten overschatten effecten va n Zn en Cu op N2O reductie. Velddata zijn echter nodig om na te gaan of N2O productie van hoog-metaal slib al dan niet de atmosfeer bereikt of e erst verder gereduceerd wordt tot N2 door bodem denitrificeerders.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Division Soil and Water Management

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.